Nueva técnica permite medir miles de moléculas a partir de una sola gota de sangre

Las tecnologías “multiómicas” son capaces de analizar simultáneamente diversas proteínas, grasas, subproductos del metabolismo y marcadores inflamatorios. Mientras que las pruebas de punción digital para la diabetes miden un solo tipo de molécula (glucosa), el micromuestreo multiómico proporciona datos sobre miles de moléculas diferentes a la vez. En lugar de centrarse en una sola proteína, metabolito o marcador inflamatorio, la investigación "ómica" adopta un enfoque más amplio de biología de sistemas mediante el análisis de todo el espectro de proteínas (el proteoma), grasas (el lipidoma) o los subproductos del metabolismo (el metaboloma). Algunos avances recientes han hecho que este análisis de datos sea más sólido y eficiente, aunque la utilidad en el mundo real de la investigación "multi-ómica" se ha visto limitada por varios desafíos, en particular las dificultades en la recolección de muestras. Es posible que sea necesario tomar varias muestras en un período de tiempo corto para medir la respuesta de una persona a un alimento o medicamento. Actualmente, el muestreo requiere que una persona viaje a una clínica para una extracción de sangre intravenosa de 10 a 50 mililitros. Ahora, eso podría cambiar después de que los investigadores hayan demostrado que pueden medir miles de moléculas de una sola gota de sangre mediante el uso de un nuevo método que combina un dispositivo de micromuestreo con tecnologías "multiómicas".

Investigadores de Stanford Medicine (Stanford, CA, EUA) se propusieron investigar si era posible reducir drásticamente el volumen de sangre requerido para el análisis de "multi-ómica", pero aún pudiendo perfilar miles de moléculas. Para su estudio, los investigadores eligieron un dispositivo de micromuestreo llamado Mitra, un dispositivo portátil de pinchazo en el dedo que extrae 10 microlitros de sangre en una matriz de gel, y luego probaron múltiples técnicas de extracción para separar las proteínas, los lípidos y los metabolitos. Para medir los marcadores inflamatorios, los investigadores utilizaron una segunda micromuestra separada. En un estudio piloto en el que participaron dos sujetos de prueba, los investigadores lograron medir los niveles de 128 proteínas, 1.461 metabolitos y 776 lípidos de cada micromuestra. El equipo también supervisó la estabilidad de las muestras después de almacenarlas a varias temperaturas y encontró que muy pocas proteínas eran inestables, independientemente de los niveles de temperatura. Encontraron que algunos lípidos y metabolitos se descompusieron durante el almacenamiento a temperaturas particulares, aunque la mayoría de ellos permanecieron estables.

Una comparación de los resultados "multiómicos" obtenidos mediante micromuestreo con los de una extracción de sangre tradicional reveló resultados similares de los dos tipos de recolección para la mayoría de las moléculas. Ahora, los investigadores confiaron en la fiabilidad de sus micromuestras multiómicas y procedieron a probar las aplicaciones de la nueva técnica. Analizaron datos de 28 sujetos durante cuatro horas después de haber consumido una cantidad específica de carbohidratos, grasas, proteínas y micronutrientes de un batido sustitutivo de comidas para monitorear su impacto molecular. Los investigadores encontraron que las personas respondían de manera diferente a la mezcla. Si bien las personas pueden tener respuestas metabólicas muy diferentes al mismo alimento, los análisis de sangre estándar no pueden proporcionar datos suficientes para comprender por qué esto es así.

Los investigadores finalmente detectaron casi el 50 % de los compuestos del batido en la sangre de los participantes. Después de dividir a los participantes en dos grupos según la rapidez con que cambiaron las moléculas en su sangre, el equipo descubrió que un grupo respondió de forma más rápida al batido que el otro. Los participantes diagnosticados con resistencia a la insulina tenían más probabilidades de pertenecer al grupo de "respuesta rápida". Algunos participantes también exhibieron una reacción inflamatoria, con las moléculas involucradas en su respuesta inmunológica alcanzando su punto máximo unos 30 minutos después del consumo del batido. En un segundo experimento, el equipo tomó muestras de sangre de un investigador cada una o dos horas mientras estuvo despierto durante una semana. Al final de la semana, el equipo había realizado 214.661 mediciones bioquímicas, incluidos los niveles de proteínas, grasas y hormonas como el cortisol, que se compararon con datos fisiológicos obtenidos de sensores portátiles.

Los investigadores observaron que varias moléculas exhibían ritmos de 24 horas no identificados previamente (o ciertas moléculas seguían un flujo y reflujo cíclico diario), mientras que había grandes variaciones en los niveles de glucosa y cortisol a lo largo del día, en contraste con sus expectativas. Los investigadores ahora planean expandir los estudios piloto y ofrecer micromuestreo multiómico a un grupo de pacientes más amplio. Los investigadores creen que, en el futuro, las personas sanas podrían realizar micromuestreos multiómicos en casa todos los meses, todas las semanas o una vez al día para obtener una idea de su huella molecular personal. Cualquier cambio sutil en esta huella podría indicar el iniciode una enfermedad mucho antes de que las pruebas de laboratorio estándar detecten cualquier anomalía.

"Lo más emocionante del micromuestreo es la capacidad de recopilar puntos de tiempo más densos y datos más completos", dijo Ryan Kellogg, PhD, investigador postdoctoral en genética y uno de los cuatro coautores principales del artículo. “Con la venopunción tradicional, su médico obtiene una muestra cada seis meses, o incluso cada pocos años. Hay mucha biología sucediendo entre esas muestras”.

“Varios proyectos en curso están evaluando si este método se puede usar para la detección temprana de enfermedades”, dijo el becario postdoctoral de Stanford Xiaotao Shen, PhD, quien estuvo a cargo del análisis de datos para el proyecto. "A través del monitoreo longitudinal, tenemos muchas esperanzas de que esto pueda usarse para el diagnóstico".

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Stanford Medicine  

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